基于SLEUTH模型的长江口北岸土地利用演化模拟研究

采用经典的元胞自动机城市扩展与土地利用演化SLEUTH模型,改进元胞自动机控制系数的筛选方法,结合驱动力的研究调整模型控制系数,根据长江口北岸流域实际情况设置模型校准参数,提高模型在长江口北岸流域应用的实用性。研究表明SLEUTH模型方法可以获得精度较高的土地利用变化模拟结果。     

基于CA模型的西安城市空间扩展模拟及误差分析

元胞自动机(CA)是城市发展动态模拟的重要工具。本文以西安市为例,利用基于遗传算法的CA模型对西安市1990-2007年的城市发展进行模拟,得到了较好的效果。结果表明,运用遗传算法建立的CA模型能够较好地模拟城市发展状态;对模拟误差分析表明,影响城市土地利用变化机制的尺度特征,城市规划调整、重大事件、重大建设项目和行政区划调整等过程,城市不同发展阶段和不同区位的扩展类型等都将影响确定转换规则、寻找最佳参数和模拟精度的结果。     

城市扩展元胞自动机多结构卷积神经网络模型

传统的城市扩展元胞自动机(CA)模型是基于单个元胞的变量信息挖掘来构建转换规则的。针对这一问题,本文基于多结构卷积神经网络提出从区域特征出发且顾及区域多尺度特征挖掘转换规则的城市扩展元胞自动机模型(MSCNN-CA),并以武汉主城区和上海浦东新区为例,模拟了两个试验区2005—2015年期间城市扩展过程。模型验证表明:与逻辑回归和神经网络相比,本文构建的3个单一结构的卷积神经网络元胞自动机(CNN-CA)模型在4个指标(Kappa系数、FoM(figure of merit)值、命中率(h)和错误率(m))上都有不同程度的提高。特别是FoM指数,在武汉主城区提高了23.3%～29.4%,在上海浦东新区提高了20.3%～28.5%。此外,MSCNN-CA模型与3个单一结构的CNN-CA模型相比,在各个指标上也有所改善,FoM指数在武汉主城区提高了0.8%～4.8%,上海浦东新区提高了2.8%～7.8%。两个试验区的模拟结果表明:相比传统CA模型,基于多结构卷积神经网络的城市扩展元胞自动机模型(MSCNN-CA)能够有效提高城市扩展模拟的精度,更真实地反映城市扩展空间演变过程。相比单结构的...     

城市景观的视觉分析与模拟控制方法

对视觉分析的概念、内容和方法进行了总结和扩展，提出了一套利用计算机辅助城市景观视觉分析和模拟控制的技术方案。     

基于多尺度遥感数据的城市扩展模式分析研究

为了研究空间尺度效应对城市扩展模式分析的影响,本文选用TM和SPOT-5的遥感影像作为数据源,以北京市朝阳区作为研究区,首先将SPOT-5数据按照面积占优法获得10米至80米的多尺度数据,用于分析城市景观格局的尺度效应,结果显示10米至30米是城市景观格局变化较大的空间尺度。再结合TM尺度的历史数据,利用最小斑块大小相同的SPOT数据和TM数据对城市扩展模式的景观指数变化情况进行了分析:边界密度和面积加权平均斑块分维数都呈相反的变化方向,这对城市扩展方式的确定有较大影响;居民地斑块类型百分比和最大斑块指数虽然趋势正确,但是差别较大;斑块密度受尺度的影响较小。     

城市扩张CA模型的参数敏感性分析

以广州市番禺区为研究区,构建了相应的城市扩张CA模型,从采样、邻域结构和微观元胞尺度等方面研究了CA模型的敏感性。首先通过改变模型采样比例、样本各个类别的比例等研究样本对模型参数的影响。然后分析不同的邻域结构与模型模拟精度的关系,并从微观尺度分析邻域元胞对中心元胞的影响。最后从空间尺度上分析CA模型在各种不同分辨率下的模拟结果,用景观指数剖析模拟结果的形态,同时在元胞摩尔邻域内分析其3×3邻域的城市发展密度变化情况。实验表明:(1)适当提高采样比例,会得到精度较高的权重,但训练样本中城市用地的比例应该与城市用地的转变量在全区的占比相匹配。(2)不论是采用摩尔邻域还是冯诺依曼邻域,模拟精度均随着空间尺度的增加而降低。在同一空间尺度下,采用摩尔邻域的模拟结果略好。相比冯诺依曼4个邻域元胞,摩尔邻域中的角点对中心元胞具有更大的影响。(3)随着空间分辨的降低,模拟结果的斑块数、斑块密度、聚集度和分形维度值在减少,结构变得简单,而且在微观的摩尔邻域中城市发展密度正在减少,即由高密度向低密度转换。     

距离交会加密控制点分析与应用

阐述了距离交会加密测量控制点的原理和实际应用,并用一种简单的方法估算其误差。     

多源矢量空间数据中面状水域几何准确性及现势性评估方法

多源矢量空间数据的评估方法一直以来比较欠缺。目前常用的专家决策方法,主要依赖专家的人工参与,不仅主观性强、执行效率低,而且使用门槛高。本文提出了多源矢量空间数据中面状水域的几何准确性与现势性评估方法,可以"量化"描述不同数据几何准确性与现势性的差异,并将评估结果可视化表达。试验结果表明,该方法科学客观、可靠有效。     

影像融合与复原的小波模型

本文给出影像融合和复原的小波模型。其精髓在于小波的多分辨率性质可将一个复杂而相互交织的症结分解为一系列弱相关和容易解决的小问题。本文着重探讨影像融合与复原中如何利用小波模型的理论与算法。     

Temporal Accuracy in Urban Growth Forecasting: A Study Using the SLEUTH Model

This study attempts to establish multi‐temporal accuracy of the predicted maps produced by a land use change simulation model over time. Validation of the forecasted results is an essential part of predictive modeling and it becomes even more important when the models are used for decision making purposes. The present study uses a popular land use change model called SLEUTH to investigate the temporal trend of accuracy of the predicted maps. The study first investigates the trend of accuracy of the predicted maps from the immediate future to the distant future. Secondly, it investigates the impact of the prediction date range on the accuracy of the predicted maps. The objectives are tested for the city of Gorizia (Italy) using three sets of map comparison techniques, Kappa coefficients, Kappa Simulation and quantity disagreement and allocation disagreement. Results show that, in addition to the model's performance, the decrease in the accuracy of the predicted maps is dependent on factors such as urban history, uncertainty of input data and accuracy of reference maps.     

Toward Optimal Calibration of the SLEUTH Land Use Change Model

SLEUTH is a computational simulation model that uses adaptive cellular automata to simulate the way cities grow and change their surrounding land uses. It has long been known that models are of most value when calibrated, and that using back‐casting (testing against known prior data) is an effective calibration method. SLEUTH's calibration uses the brute force method: every possible combination and permutation of its control parameters is tried, and the outcomes tested for their success at replicating prior data. Of the SLEUTH calibration approaches tried so far, there have been several suggested rules to follow during the brute force procedure to deal with problems of tractability, most of which leave out many of the possible parameter combinations. In this research, we instead attempt to create the complete set of possible outcomes with the goal of examining them to select the optimum from among the millions of possibilities. The self‐organizing map (SOM) was used as a data reduction method to pursue the isolation of the best parameter sets, and to indicate which of the existing 13 calibration metrics used in SLEUTH are necessary to arrive at the optimum. As a result, a new metric is proposed that will be of value in future SLEUTH applications. The new measure combines seven of the current measures, eight if land use is modeled, and is recommended as a way to make SLEUTH applications more directly comparable, and to give superior modeling and forecasting results.     

基于随机过程的格网DEM精度场模型

针对目前DEM格网精度从理论上难于统一量化描述问题,提出一种基于随机过程的格网DEM（grid digital elevation model, grid DEM）精度场模型,该模型从随机过程理论入手,借助DEM的统一插值模型,建立了DEM两类误差（噪声误差和逼近误差）的数学表达,并分析了构成DEM误差的各个分量的数学意义。与已有的模型相比,该模型实现了传统DEM两类误差的统一描述,此外,该模型适用任意插值方式生成的格网DEM的精度评价。     

基于重构等高线的DEM精度评估模型

利用重构等高线提出了一种评估数字高程模型精度的模型。基于该评估模型,数字高程模型的精度能利用提出的重构误差——等高线的偏移误差面积与原等高线的长度之比来评估。提出的重构误差具有惟一性,较之于常用的中误差具有更好的适宜性和可信度。     

Study on forecast scenarios for simulation of future urban growth in Shenyang City based on SLEUTH model

The SLEUTH urban growth model was used to simulate future urban growth patterns and to explore potential environ-mental impacts of urban development under different conditions of development in Shenyang City, China. The SLEUTH model was calibrated with historical data (1988-2004) extracted from a time series of TM satellite images, and the future growth was pro-jected out to 2030 assuming three different policy scenarios: (1) current trends scenario (Scenario CT), (2) regional policy and ur-ban planning sce...     

InSAR高程模型及其精度分析

提出了一种改进的InSAR高程模型，建立了高程和干涉相位的直接关系，并对公式推导中一般采用的平行射线近似处理方法所引入的高程误差进行了量化分析。结果表明，对于星载雷达而言，平行射线近似误差不能忽略。给出了近似误差与基线参数的确定性关系及相应的误差传播曲线，有助于误差纠正和重建高精度DEM。另外，基于改进的高程模型，推导出了高程测量误差传播公式，明确了基线长度和方向对测高精度的影响，对合理选择干涉像对具有指导意义。     

移动测量系统误差整体模型推导与精度分析

移动测量系统获取点云的精度,不仅取决于各子系统的精度,同时取决于子系统之间的关系参数的质量,也就是激光扫描仪、GPS、INS惯导单元之间的关系参数。文中从获取点云坐标的原理入手,分析推导系统误差整体模型,进行精度分析。最后利用模型分析实测数据,并将计算得到的理论精度结果与检校的实测精度进行比较。     

Klobuchar模型和NeQuick模型在中国地区的精度评估

将CODE以及GPS广播星历提供的8个系数分别作为Klobuchar模型的输入参数,利用Klobuchar模型及NeQuick模型计算得到中国地壳运动观测网15个GPS基准站上2000～2008年的电离层VTEC序列,以欧洲定轨中心CODE提供的事后电离层产品作为参考标准,得到了两个模型在中国地区的精度评估结果。     

定角圆锥扫描式机载激光测深系统定位模型与精度评价

从定角圆锥扫描式机载激光测深系统激光测距仪内部结构出发,推导了棱镜、大气、海水中激光光线方向矢量方程,结合GPS/INS定位定姿系统,推导出激光脚点在成图坐标系中的定位模型。充分考虑对机载激光测深系统定位精度产生影响的各个因素,通过误差传播定律给出了圆锥扫描式机载激光测深系统的综合精度评价模型。参照国际上应用广泛的相关仪器系统参数、指标,对机载激光测深系统的定位精度进行实际计算,并对定位模型中涉及的主要误差源进行分析和讨论。     

起算数据误差对平差值及其精度的影响

讨论了起算数据误差对平差值和平差值精度的影响,给出了计算各种影响值的公式和应用实例,并对实例计算结果进行了分析和讨论。